电力设备局部放电测量中抗干扰研究的现状和展望.pdf

电力设备局部放电测量中抗干扰研究的现状和展望返回相关信息首页王晓蓉，杨敏中，严璋（西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市710049）摘要：综述了国内外电力设备局部放电测量中抗干扰研究的现状。讨论了局部放电信号的特性以及常见干扰的类型、特点和传播途径；分频域开窗、时域开窗和时－频分析3类，详细介绍了现有的抗干扰措施，分析了它们的优缺点和适用范围；为了定量地评价干扰的抑制性能，以实现去噪的最优化，给出了几种表征抗干扰效果的特征量；最后展望了今后抗干扰研究的发展方向。关键词：电力设备；局部放电；抗干扰1引言随着电力设备电压等级的提高和各种有机绝缘材料的广泛应用，电力设备的局部放电问题越来越突出。局部放电既是设备绝缘劣化的征兆，又是造成绝缘劣化的重要原因，因此对局部放电进行有效的离线或在线检测对于电力设备的安全稳定运行具有重要意义。局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声、发光、发热以及出现新的生成物等。因此针对这些现象，局部放电检测的基本方法有电气测量法（包括脉冲电流法和无线电干扰法）、声测法、光测法和化学检测法等［1，2］。其中脉冲电流法由于其具有以下优点而得到广泛应用：①放电电流脉冲信息含量丰富，可通过电流脉冲的统计特征（如φ－q－n谱图）和实测波形来判定放电的严重程度，进而运用现代分析手段了解绝缘劣化的状况及其发展趋势；②对于突变信号反应灵敏，易于准确及时地发现故障；③易于定量。国内不少单位研制的局部放电检测装置普遍采用这种方法来提取放电信号，但实际应用效果往往不够理想，主要原因是现场噪声干扰太大，以至很难获取真正的局部放电信号。有效地削弱和抑制干扰是提高局部放电检测装置检测效果的重要保证，在此方面已有很多方法，有的已应用于监测系统，但仍有不少测量设备抗干扰措施还远未达到实用化，难以确保系统的可靠性，其检测灵敏度也有待提高。2局部放电信号和干扰的特性分析在实际测量中，局部放电信号表现出不同的特征，干扰信号更多种多样。了解局放信号和干扰的特征、来源和传播途径，才能有针对性地选取合适的处理方法，有效地抑制干扰，减小信号的失真，达到去噪的目的。2.1局部放电信号的特性局部放电根据发生的位置和机理不同，通常可分为6种类型［3］：①绝缘内部局部放电，包括介质内部或介质与电极之间的气隙放电；②沿介质表面的电场强度达到起始放电场强时产生的表面放电；③被气体或液体包围的高压导体附近发生的电晕放电；④在固体介质内由于存在尖锐导体或气隙而引起的电树枝的发展所产生的局部放电；⑤在高压设备中或在其附近，由于某部位接地不良而产生的悬浮放电；⑥由于试样中导体接触不良或接地不良引起的接触放电。几乎所有的高压电气设备，如电力变压器、汽轮发电机、气体绝缘装置（GIS）等都存在局部放电问题。不同的电气设备，其局放的类型和特点不同。如在变压器等油纸绝缘设备的局放检测中，主要检测的是内部放电和表面放电。这两者的波形特征基本相似，具有如下特征［4］：①起始放电总是首先出现在外施电压的瞬时值上升接近90°或270°相位处，随着外施电压的升高出现放电脉冲的相位范围逐渐扩展，可能超过0°和180°，但在90°和270°之后的一个相位内不会出现放电脉冲；②各次的放电量大小不等，疏密度不均匀，放电量小的时间隔时间短，放电次数多，放电量大的间隔时间长，放电次数少；③正负半周的放电波形不对称。而大型发电机主要检测的是内部放电、端部放电和槽放电，其波形特征表现为［5］：①放电往往出现在外施电压的0°～90°、180°～270°相位上；②内部放电正负半周放电脉冲幅值基本相同，对称性好；端部放电正负半周放电脉冲极不对称，正脉冲幅值大，所占相位宽度窄；而槽放电刚好与端部放电相反，负脉冲幅值大，所占相位宽度窄。这些特征有利于进行局放定位。而GIS内充有高压SF6气体，局放总是先在很小的范围内发生，具有极快的击穿时间特征，放电脉冲上升沿很陡，包含很多高频分量［6］；而且GIS中局放产生的电磁波与通常的波传播方式不同，以波导方式传播，高频信号衰减很小，目前特高频法已较成功地应用于GIS局放的检测。2.2干扰特性2.2.1干扰的分类局部放电测量中的干扰信号是多种多样的，按频带可分为窄带干扰和宽带干扰，而按其时域波形特征可分为连续的周期性干扰、脉冲型干扰和白噪3类［4］。连续的周期性干扰包括：①电力系统载波通信和高频保护信号引起的干扰；②无线电干扰。此类干扰的波形通常是高频正弦波，有固定的谐振频率和频带宽度。脉冲型干扰信号包括：①供电线路或高压端的电晕放电；②电网中的开关、晶闸管整流设备闭合或开断引起的脉冲干扰；③电力系统中其他非检测设备放电引起的干扰；④实验线路或邻近处的接地不良引起的干扰；⑤浮动电位物体放电引起的干扰；⑥设备的本机噪音和其他的随机干扰。此类干扰